[发明专利]基于多分辨率三维统计信息的屋顶分割方法、系统及设备

说明书

本发明涉及计算机视觉领域，具体涉及一种基于多分辨率三维统计信息的屋顶分割方法、系统及设备，旨在提供一种快速、鲁棒的屋顶分割方法。本发明的屋顶分割方法包括：从多视角航拍图像获取高精度深度及稠密三维点云信息；根据三维点云信息提取不同分辨率的三维点云特征统计信息，利用全局能量优化对三维点云场景进行语义分类，得到建筑物的点云；将建筑物的点云作为初始先验，对多视角航拍图像进行精细建筑物分割；基于深度信息的建筑物过渡区域计算，从精细建筑物分割结果中去除建筑物侧面对精细屋顶分割的干扰，得到精细屋顶分割结果。本发明实现了快速、鲁棒、通用地进行屋顶分割，而且有效去除了建筑物侧面过渡区域的影响，提高了分割精细度。

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，具体涉及一种基于多分辨率三维统计信息的屋顶分割方法、系统及设备。

背景技术

建筑物是航拍图像中一个重要的组成部分，基于航拍图像的建筑物提取在城市规划、城市场景三维重建及虚拟飞行模拟等各个领域有着广泛的用途。然而虽然针对建筑物的提取取得了很大的进步，但是如何快速、鲁棒、通用地提取建筑物仍然是一个非常具有挑战性的问题。这是因为随着光照条件的变化、阴影条件的不一致以及图像分辨率和质量的差异，建筑物的外观特征往往呈现出丰富的多样性。同时，建筑物往往具有复杂的形状结构，而且会被建筑物周围的建筑侧面、其他建筑物或者树木遮挡，导致屋顶分割会出现错误。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种基于多分辨率三维统计信息的屋顶分割方法、系统及设备，实现了快速、鲁棒地进行屋顶分割。

本发明的一方面，提出了一种基于多分辨率三维统计信息的屋顶分割方法，所述方法包括：

从多视角航拍图像获取高精度深度及稠密三维点云信息；

根据所述三维点云信息提取不同分辨率的三维点云特征统计信息，利用全局能量优化对三维点云场景进行语义分类，得到建筑物的点云；

将所述建筑物的点云作为初始先验，对所述多视角航拍图像进行精细建筑物分割；

基于深度信息的建筑物过渡区域计算，从所述精细建筑物分割结果中去除建筑物侧面对精细屋顶分割的干扰，得到精细屋顶分割结果。

优选地，“从多视角航拍图像获取高精度深度及稠密三维点云信息”的步骤具体包括：

多视角航拍图像立体匹配图像对计算、基于片元匹配的高精度稠密深度估计、基于多视角深度信息融合的三维点云重建。

优选地，所述多视角航拍图像立体匹配图像对计算具体包括：

根据所述多视角航拍图像，计算摄像机i和j的主视图方向之间的角度θ_ij；

计算摄像机i和j的光学中心之间的距离d_ij；

在满足θ1≤θ_ij≤θ2的所述多视角航拍图像中，删除d_ijd1或d_ijd2的图像，得到剩余图像；

若所述剩余图像的数量小于k₁，则将所述剩余图像作为第i个图像的相邻图像集，记为N(i)；否则，将所述剩余图像根据θ_ij·d_ij的值进行升序排序，并选取前k₁个图像作为相邻图像集N(i)；

在相邻图像集N(i)中选取θ_ij·d_ij最小的图像，作为第i个图像的参考图像，从而形成立体图像对。

优选地，所述基于片元匹配的高精度稠密深度估计具体包括：

根据下式计算图像对间的单应性变换矩阵：